1、第8讲 铁及其化合物 第8讲 铁及其化合物 考纲导学 第8讲 考纲导学 考纲要求命题预测 了解铁及其重要化合物的主要性质及应用。1.“铁三角”为核心的铁及其化合物之间的转化关系。试题多以实验探究或选择、填空题的形式出现，可能考查基本概念、基本理论以及实验操作等方面知识，难度较大。2.Fe2、Fe3、Fe(OH)2的氧化性、还原性。这类试题往往以离子共存、离子方程式的正误判断和解题突破口方式出现，成为解题的关键，难度中等。第8讲 要点探究【知识梳理】1.铁的存在 铁在周期表中位于第_周期第_族；在地壳中的含量为第_位，在自然界中主要以_存在，主要化合价有_，其中_价较为稳定。四四化合态 探究点一
2、 铁的性质2和33第8讲 要点探究 2.铁的化学性质(1)与非金属反应 (2)与H2O反应化学方程式为：_Fe2O3233Fe2O2=点燃 Fe3O43Fe4H2O(g)=Fe3O44H2第8讲 要点探究(3)与酸反应(4)与盐溶液反应与CuSO4溶液：_与FeCl3溶液：_FeH2SO4=FeSO4H2Fe4HNO3=Fe(NO3)32H2ONO钝化钝化FeCuSO4=FeSO4CuFe2FeCl3=3FeCl2第8讲 要点探究【要点深化】有关铁与硝酸反应的计算问题1硝酸的作用及其量的确定铁与硝酸的反应中，硝酸一部分表现氧化剂作用，一部分表现酸性作用。作为氧化剂的硝酸可以根据氧化还原反应中得
3、失电子守恒的方法确定，作为酸性作用的硝酸可以通过金属铁的物质的量确定，即铁的物质的量与铁的价态之积。第8讲 要点探究 2铁与稀 HNO3 的反应随着两者量的不同，生成的氧化产物亦不同，可用讨论的方法确定。Fe4HNO3(稀)=Fe(NO3)3NO2H2OFe2Fe(NO3)3=3Fe(NO3)22可得：3Fe8HNO3(稀)=3Fe(NO3)22NO4H2O当 nFenHNO314时，硝酸过量，按式计算。当 nFenHNO338时，铁过量，按式计算。当14 nFenHNO338时，可依据或进行计算。无论二者的量如何变化，铁与稀 HNO3 反应，被还原的 HNO3与参加反应的 HNO3的物质的量
4、之比总是 14。第8讲 要点探究 3铁与浓 HNO3 的反应常温下，铁与浓 HNO3 发生钝化。在加热条件下，二者反应生成 NO2，Fe6HNO3(浓)=Fe(NO3)33NO23H2O。但随着反应的进行，硝酸变稀，就会有 NO 生成，解这类题时要注意实际的反应过程。第8讲 要点探究 例1【典例精析】a mol 的下列铁及其化合物分别与足量的稀硝酸反应(假设还原产物只有一种)，消耗硝酸的物质的量均可看作两部分，一部分为作氧化剂的硝酸，另一部分为起酸作用的(即以硝酸根离子的形式存在于反应后的溶液中维持溶液的电中性)硝酸，下列各选项中消耗的硝酸的物质的量正确的是(单位：mol)()Fe：3aa；F
5、e3O4：9aa3；Fe(OH)2：3aa3；FeSO4：aa3A B只有C只有D只有第8讲 要点探究 例 1 A根据题意硝酸足量，都生成三价铁，故起酸作用的硝酸都为铁元素的 3 倍，、中起酸作用的硝酸分别为 3a mol、9a mol、3a mol 和 a mol；中作氧化剂的硝酸为 a mol，、中作氧化剂的硝酸都是a3mol，故全部正确。第8讲 要点探究 点评硝酸与金属的反应中，硝酸既作氧化剂又起酸的作用，起酸作用的硝酸的物质的量等于金属失去电子的物质的量，而作氧化剂的硝酸的物质的量等于生成的氮氧化物中所含氮元素的物质的量(或根据电子守恒来求得)。下面的变式题则主要从铁具有可变化合价上进
6、行考查。第8讲 要点探究 下列反应后一定有3价铁生成的是()100过量的Fe与Cl2反应 Fe与过量稀H2SO4反应后，再向其中加KNO3 Fe(NO3)2溶液中加少量盐酸 把Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中A只有B只有C只有D全部第8讲 要点探究 C Fe 与 Cl2 反应一定生成 FeCl3，与反应物的用量无关；Fe 与稀 H2SO4反应生成 Fe2，Fe2在酸性条件下被 NO3 氧化成 Fe3；一定生成 Fe3；当 Fe 过量时生成 Fe2，当Fe2O3 过量时有 Fe3生成，故 C 正确。第8讲 要点探究【知识梳理】1.铁的 氧化物 探究点二 铁的氧化物与氢氧化物名称 氧化亚铁 氧化
7、铁 四氧化三铁 俗名 颜色 _色 _色 _色 铁的价态 2 3 2、3 与盐酸的 反应 与CO的 反应 铁红磁性氧化铁黑黑红棕FeO2HClFeCl2H2OFe2O36HCl2FeCl33H2OFe3O48HClFeCl22FeCl34H2OFeOCO=高温 FeCO2Fe2O33CO=高温 2Fe3CO2Fe3O44CO=高温 3Fe4CO2第8讲 要点探究 2.铁的氢氧化物 化学式 Fe(OH)2 Fe(OH)3 色态 _沉淀 _沉淀 与非氧化性酸(稀盐酸)反应 二者的关系 空气中，Fe(OH)2能够迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3，现象是_迅速变成_，最后变成_，反应方程式为_ 白色红褐
8、色Fe(OH)22HFe22H2OFe(OH)33HFe33H2O白色絮状沉淀灰绿色红褐色4Fe(OH)22H2OO24Fe(OH)3第8讲 要点探究【要点深化】纯净Fe(OH)2的制取1实验室制备纯净的Fe(OH)2的注意事项：有关Fe(OH)2的制备方法，实际上只能观察到瞬间的Fe(OH)2白色沉淀(几乎分辨不出来)。要想较长时间观察到白色沉淀的生成，关键是怎样降低反应体系中氧气的存在量和操作过程中氧气的引入量。常采用的方法有：采用新制备的纯亚铁盐溶液(Fe2易被空气中的氧气氧化成Fe3)；将溶解亚铁盐的蒸馏水煮沸(除去溶解的氧气)；将碱直接加到亚铁盐溶液的底部使Fe(OH)2与空气隔离；
9、在亚铁盐溶液液面上加隔氧剂(如加入苯等密度比水小，而又不溶于水的有机溶剂)。第8讲 要点探究 2实验创新方案：装置如图81所示。在试管中加入适量的5%FeSO4溶液，并覆盖一层苯，再用长滴管注入不含O2的1 mol L1NaOH溶液。由于苯的液封作用，防止生成的Fe(OH)2被氧化，因而可较长时间观察到白色Fe(OH)2沉淀。第8讲 要点探究 方案：装置如图82所示。实验时，先打开活塞K，再将分液漏斗的旋塞打开，稀H2SO4与铁粉作用，用产生的H2排出装置中的空气；然后关闭K，使生成的H2将试管中的FeSO4溶液压入NaOH溶液中，则可较长时间观察到生成的白色Fe(OH)2沉淀。若拔去广口瓶上
10、的橡皮塞，则白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色。第8讲 要点探究 方案：装置如图83所示。以铁做阳极，石墨棒做阴极，电解液可以是NaCl溶液、NaOH溶液等。U形管中加入植物油的目的是隔绝空气。电解一段时间后可以看到U形管中有白色Fe(OH)2沉淀生成，此时将电源反接，则会看到白色沉淀迅速变为灰绿色，最后变成红褐色。图83第8讲 要点探究 例2 根据下述实验装置和操作，回答下列问题。(1)按如图84所示装置用两种不同操作分别进行实验，观察B试管中的现象。【典例精析】第8讲 要点探究 操作1：先夹紧止水夹a，再使A管开始反应，实验中B管中观察到的现象是_。B管中发生反应的离子方程式是_。操作
11、2：打开止水夹a，使A管开始反应一段时间后再夹紧止水夹a，实验中在B管中观察到的现象是_。B管中发生反应的离子方程式是_。第8讲 要点探究 例2 先出现白色絮状沉淀，然后沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色 Fe22OHFe(OH)2、4Fe(OH)2O22H2O4Fe(OH)3打开止水夹时，溶液中导气管口有气泡冒出，夹紧夹子后出现白色沉淀，短时间内沉淀不变色 Fe22OHFe(OH)2第8讲 要点探究 解析 当夹紧a时，A试管便成了一个封闭体系，产生的H2使A试管内压强增大，将生成的FeSO4溶液压入B中，从而发生反应生成Fe(OH)2，而NaOH溶液中的O2可将Fe(OH)2迅速氧化，最后转
12、变成Fe(OH)3，所以看到白色沉淀的时间很短。当用操作2时，产生的H2首先通过导气管通入到B中的NaOH溶液中，将其中的O2赶走，再夹紧a时，溶液压入B中，此时反应所产生的Fe(OH)2在一段时间内不变色。第8讲 要点探究 点评题主要考查同学们的实验创新能力和对知识的应用能力。制取Fe(OH)2，并保持较长时间的白色，其关键点就是解决如何隔绝空气。本题通过巧妙的设计，使制取的Fe(OH)2处于氢气的保护气氛中。下面的变式题则以铁的氧化物的性质为核心，以铝热反应为突破口考查了对铁及其化合物的推断。第8讲 要点探究 A、B、C三种化合物均由X、Y两种元素组成，均能与某溶液E反应；与同一种单质G在
13、相同的条件下反应均能生成单质Y和化合物H，且此类反应在工业生产中具有重要意义，反应关系如图85所示。第8讲 要点探究 (1)A的化学式_。(2)写出B与E反应的离子方程式_。(3)写出D到F的离子方程式_。(4)写出C与G反应的化学方程式_。第8讲 要点探究(1)FeO(2)Fe3O48H=2Fe3Fe24H2O(3)2Fe2Cl2=2Cl2Fe3(4)Fe2O32Al=高温 2FeAl2O3 解析此题考查了铁及其化合物之间的相互转化，涉及2价铁与3价铁的转化及铝热反应等。由A、B、C三种化合物均由相同的元素组成，则D、F中若含相同元素，则D到F的过程必为氧化过程，故可联想铁及其化合物；且A、
14、B、C与G的反应均为置换反应，经验证：A、B、C、D、E、F、G、H、Y分别为FeO、Fe3O4、Fe2O3、FeCl2、HCl、FeCl3、Al、Al2O3、Fe。第8讲 要点探究【知识梳理】“铁三角”的转化关系 探究点三“铁三角”的转化关系第8讲 要点探究(1)FeFe3和 Fe2Fe3需要强的氧化剂。如 O2、Cl2、Br2、HNO3(浓、稀)、H2SO4(浓)、KMnO4(H)溶液等。2Fe3Cl2=点燃 2FeCl3Fe4HNO3(稀)Fe(NO3)3NO2H2O4Fe(OH)22H2OO24Fe(OH)32FeCl2Cl22FeCl3第8讲 要点探究(2)FeFe2 需 要 较 弱
15、 的 氧 化 剂，如 S、Cu2(CuSO4)、H(稀 H2SO4、盐酸)等。FeCuSO4FeSO4Cu；Fe2HClFeCl2H2注意 Fe 与 O2、H2O 的反应：3Fe2O2=点燃 Fe3O4；3Fe4H2O(g)=高温 Fe3O44H2Fe3O4 可以看作是由 FeO、Fe2O3 所组成的化合物，其中有13是 Fe2、23是 Fe3。第8讲 要点探究 (3)Fe2Fe，在金属活动性顺序表中排在Fe前的金属，如Zn、Al等，可以将Fe2还原成Fe。Zn FeSO4ZnSO4Fe。注意：K、Ca、Na等活泼金属，由于它们在水溶液中不能存在，所以不能作为还原剂来完成Fe2Fe的转化。第8
16、讲 要点探究 (4)Fe3Fe2需要较强的还原剂。如Fe、Zn、H2S(S2)、KI(I)、Na2SO3(SO)等，Cu虽不是强的还原剂，但因Fe3具有较强的氧化性，可被Cu还原成Fe2。Cu2FeCl3CuCl22FeCl2H2S2FeCl32FeCl2S2HCl2KI2FeCl32FeCl2I22KCl第8讲 要点探究(5)Fe3Fe 常发生在金属的热还原反应中。如高温下用 CO 还原铁矿石中的铁。Fe2O33CO=高温 2Fe3CO2铝热剂反应也是这种转化的实例。如：Fe2O32Al=高温 Al2O32Fe第8讲 要点探究【要点深化】第8讲 要点探究 第8讲 要点探究 例3 下列叙述正确
17、的是()A向某溶液中通入Cl2，然后再加入KSCN溶液变红色，说明原溶液中含有Fe2B向某溶液中加入NaOH溶液得白色沉淀，又观察到颜色逐渐变为红褐色，说明该溶液中只含Fe2，不含Mg2C过量的铁粉投入到一定的稀硝酸中，充分反应后取上层清液于试管中，滴加KSCN溶液，溶液显红色D检验红砖中的氧化铁成分，向红砖粉末中加入盐酸，充分反应后取上层清液于试管中，滴加NH4SCN溶液23滴即可【典例精析】第8讲 要点探究 例3 D 加入KSCN溶液变红色，说明含Fe3，但Cl2具有氧化性，无法判断原来是Fe2还是Fe3，A项错误；加入NaOH溶液得白色沉淀后变成红褐色，说明含Fe2，但由于红褐色的掩盖，
18、无法说明是否有Mg2，B项错误；过量的铁粉与稀硝酸反应最终生成的是Fe2，C项错误；D项正确。第8讲 要点探究 点评检验Fe2和Fe3时要结合它们所处的溶液环境选择合适的检验方法，比如在Fe2和Fe3共存的溶液中检验Fe2，就选用酸性KMnO4溶液，若KMnO4溶液紫色褪去，则证明含有Fe2。变式题则主要从Fe2的还原性和Fe3的氧化性上进行了考查。第8讲 要点探究 能正确表示下列反应的离子方程式是()A将氧化亚铁溶于稀硝酸：FeO2H=Fe2H2OB氢氧化铁溶于过量的氢碘酸：Fe(OH)33H=Fe33H2OC将磁性氧化铁溶于盐酸：Fe3O48H=Fe22Fe34H2ODFeCl3溶液与KSCN溶液混合：Fe33SCN=Fe(SCN)3第8讲 要点探究 C A项忽视了Fe2的还原性，正确的离子方程式应为3FeO10HNO=3Fe3NO5H2O；B项忽视了Fe3与I的氧化还原反应，正确的离子方程式为2Fe(OH)36H2I=2Fe2I26H2O；D项FeCl3溶液与KSCN溶液反应生成的是红色溶液，而不是沉淀。